Chapter 2 Operating-System Structures

1 Operating System Service

#Operating System Service 운영체제 시스템 서비스

• Operating systems provide an environment for execution of programs and service to programs and users (운영체제는 프로그램과 유저들에게 시스템 실행을 위한 환경을 제공한다.
• Service for user (유저들을 위한 서비스)
  • User interface (유저 인터페이스 유저 화면)
  • I/O operations (입출력 연산자)
  • File-system manipulation (파일 시스템 조작)
  • Communications (의사소통)
  • Error detection (에러 감지)
• Functions for efficient operation of system itself 시스템의 효율적인 작동을 위한 함수
  • Resource allocation 자원 할당
  • Logging 로깅
  • Protection and security 정보 보안

#User Interfaces: CLI

• Command line interface or command interpreter allows direct command entry (명령줄 인터페이스 또는 명령 해석기를 통해 직접 명령 입력)
  • Sometimes implemented in kernel, sometimes by systems program (때로는 커널에서 구현되기도하고, 때로는 시스템 프로그램에 의해 구현되기도 합니다.)
  • Sometimes multiple flavors implemented (때때로 여러가지 버전이 구현됨.)
    • shells
  • Primarily fetches a command from user and exercise it (주로 사용자로부터 명령을 가져와 실행합니다.)
  • Sometime command built-in, sometimes just names of program (때로는 명령이 내장되어 있거나, 프로그램이름만 있기도 하다)

#User Interfaces: GUI

• User-friendly desktop metaphor interface
  • Usually mouse, keyboard, and monitor
  • Icons represent files, programs, actions, etc
  • Various mouse buttons over objects n the interface cause various actions (provide information, options, execute function, open directory (known as a folder)
  • Invented at Xerox PARC

#User Interfaces : Touchscreen Interface

• Touchscreen devices require new interfaces
• Mouse —-등등

 

2 System Calls

#System Calls (시스템 호출)

• System calls provide an interface to the services made available by an operating system
  • Function calls to OS kernel available through interrupt
  • Generally, provide as interrupt handlers written in C/C++ or assembly
  • A mechanism to transfer control safely from lesser privileged modes to higher privileged modes (낮은 권한 모드에서 높은 권한 모드로 제어권을 안전하게 전송하는 메커니즘, 여기서 higher은 kernel mode를 의미함)
    • POSIX system calls : open, close, read, write, fork, kill, wait..
  • Mostly accessed by programs via a high-level Application Programming Interface (API) rather than direct system call use ( API는 high-level 이다)
• Dual-mode operation (듀얼모드 작동)
  • User mode (사용자 모드)
    • User defined code(application) (사용자 정의 코드 (응용프로그램)
    • Privileged instructions, which can cause harm to other system, are prohibited (다른 시스템에 해를 끼칠 수 있는 특권 명령어 금지)
    → Privileged instruction can be invoked only through OS system call (특권 명령어는 OS 시스템 호출을 통해서만 호출 가능)
  • Kernel mode (커널모드)
    • Os code, System call → Privileged instruction are permitted (OS코드, 시스템 호출 → 특권 명령어 허용)

#Example of System Calls (시스템 호출 예시)

 

open ()

Open and possibly create a file (파일 열기 및 생성 가능)

• Open the file specified by pathname (경로명으로 지정된 파일 열기 )
• if the specified file does not exist it may optionally be created (지정된 파일이 존재하지 않는 경우 선택적으로 생성될 수 있습니다.
• int open(const char *pathname, int flags); // 파라미터가 3개
• int open(const char *pathname, int flags, mode_t_mode); //파라미터가 3개

 

read() 읽기 

Read from a file descriptor 파일 설명자에서 읽기

• Read up to count by bytes from file descriptor fd into buffer starting at buf

(파일에서 최대 개수의 바이트를 읽음)

• Return value (반환 값)
  • Success : the number of bytes read (성공 : 읽은 바이트 수 )
    • the position is advanced by this parameter ㅇ파일 위치가 이 숫자 만큼 앞
  • Fail : -1 (실패)
    • errono is set to indicate error (errono는 오류를 나타내도록 설정됨)

write()쓰기

Write to a file descriptor 파일 설명자에 쓰기

• Writes up to count bytes from the buffer starting at buf to the file reffered to by the file descriptor ( buf 에서 시작하는 버퍼의 최대 count 바이트를 파일 설명자 fd가 참조하는 파일에 씀)

Return Value (반환값)

• Success : the number of bytes read (성공 : 읽은 바이트 수 )
  • the position is advanced by this parameter ㅇ파일 위치가 이 숫자 만큼 앞
• Fail : -1 (실패)
  • errono is set to indicate error (errono는 오류를 나타내도록 설정됨)

 

#Example of System Calls

• System call sequence to print the contents of file 

실행결과 그 연 파일의 내용이 코드 내에 찍히게 됨 

 

printfile 

 

 

#System Calll - OS Relationship 

 

 

#System Call Implementation / 시스템 호출 구현 

• Typically, a number associated with each system call
  
  • Sytem-call interface maintains a table indexed according to these numbers
• The system call interface invokes the intended system call in OS kernel and returns status of the system call and any return values 
  • Passing to kernel mode 
  • Switch to kernel mode
  • Any data proceesing and perparation for execution in kernel mode
• The caller need know nothing about how the system call is implemented
  • Just needs to obey API and understand what OS will do as a result call
  • Most details of OS interface hidden from programmer by API
• System call vs I/O functions in programming languages 
  • write() vs printf()
    • printf() is implemented using write / printf()의 경우 write()을 통해서 구현 되어짐
      • write() : provided by OS / write()함수는 운영체제에서 제공함
      • printf() : standard function defined in C language / 기본 C 언어에 의해 기본 함수로 정의됨
    • read () vs fread () 
      • fread() is implemented using read() / fread() 파일읽는 함수는 read()함수에 의해 정의됨